近日,中國水稻研究所胡培松院士領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)和國內(nèi)科研單位合作研究闡明了一種碳氮協(xié)同互作調(diào)控水稻分蘗芽發(fā)育的新機(jī)制,將為水稻增產(chǎn)提供重要的理論依據(jù)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《新植物學(xué)家(NewPhytologist)》上。
分蘗數(shù)是水稻重要的農(nóng)藝性狀之一,因?yàn)榉痔Y數(shù)決定著有效穗數(shù),最終決定水稻的產(chǎn)量。研究表明水稻分蘗的形成包括分蘗芽的起始和伸長兩個(gè)生物學(xué)過程,其調(diào)控機(jī)制也日漸清晰,然而光合作用如何協(xié)同糖和氮信號(hào)調(diào)控分蘗芽發(fā)育的分子機(jī)制并不清楚。
該研究通過正向遺傳學(xué)手段鑒定了一個(gè)調(diào)控水稻分蘗數(shù)目的關(guān)鍵基因-光合作用基因DTN1,該基因突變體會(huì)導(dǎo)致水稻光合速率降低,葉片和腋芽中蔗糖和其他糖含量減少,從而導(dǎo)致分蘗數(shù)目的減少,外源蔗糖處理可恢復(fù)分蘗減少的表型。
太陽光處理可促進(jìn)粳稻品種日本晴分蘗芽的伸長,利用太陽光(室外)和日光燈(室內(nèi))不同處理后的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)鑒定到光合作用基因DTN1和氮素響應(yīng)基因NGR5均受到太陽光誘導(dǎo)表達(dá),而該基因突變體中氮素響應(yīng)基因表達(dá)量顯著降低,在另一突變體中過表達(dá)氮素響應(yīng)基因可以部分回復(fù)該突變體分蘗數(shù)減少的表型。綜合以上結(jié)果,研究人員發(fā)現(xiàn)光合作用關(guān)鍵基因DTN1通過調(diào)控糖含量正向調(diào)節(jié)氮素響應(yīng)基因的表達(dá),進(jìn)而影響水稻分蘗芽的發(fā)育。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的支持。(通訊員 陳鎏琰)
原文鏈接:https://doi.org/10.1111/nph.19921